Servo motor

Servo motor

Trije načini krmiljenja servo motorjev:

• Način nadzora hitrosti
• Način nadzora navora
• Način nadzora položaja

Kar zadeva odzivno hitrost servo pogonov, način navora vključuje najmanjšo računsko obremenitev, kar omogoča najhitrejši odziv na krmilne signale. Položajni način zahteva največ računanja, kar ima za posledico najpočasnejši odziv na krmilne signale.

Kadar je med gibanjem zahtevana visoka dinamična zmogljivost, so-potrebne prilagoditve motorja v realnem času. Če ima krmilnik sam nizko hitrost obdelave (npr. PLC ali nižji-krmilniki gibanja), uporabite način nadzora položaja. Če ima krmilnik visoko hitrost obdelave, lahko uporabite način hitrosti. To premakne zanko položaja s pogona na krmilnik, s čimer se zmanjša delovna obremenitev pogona in izboljša učinkovitost (npr. večina srednje-do-visoko-krmilnikov gibanja). Če je na voljo višji-krmilnik, je mogoče uporabiti tudi način navora, pri čemer se hitrostna zanka prav tako premakne stran od pogona. To je običajno izvedljivo samo s specializiranimi-krmilniki višjega cenovnega razreda in v takih primerih servo motorji sploh niso potrebni.

Način nadzora navora

Način nadzora navora nastavi velikost izhodnega navora gredi motorja prek zunanjega analognega vhoda ali neposredne dodelitve naslova. Na primer, če 10 V ustreza 5 Nm, nastavitev zunanjega analognega vhoda na 5 V povzroči izhodno moč motorja 2,5 Nm: - Če je obremenitev gredi motorja manjša od 2,5 Nm, se motor vrti naprej. - Ko je zunanja obremenitev enaka 2,5 Nm, se motor neha vrteti. - Če obremenitev preseže 2,5 Nm, se motor vrti nazaj (običajno se pojavi v pogojih gravitacijske-obremenitve). Velikost navora je mogoče prilagoditi s takojšnjim spreminjanjem nastavitve analognega vhoda ali s spreminjanjem ustrezne vrednosti naslova prek komunikacijskih protokolov.

Ta aplikacija se uporablja predvsem v napravah za navijanje in odvijanje s strogimi zahtevami glede sile materiala, kot so oprema za navijanje žice ali stroji za vlečenje optičnih vlaken. Nastavitve navora morajo biti dinamično prilagojene glede na spremembe polmera navitja, da se zagotovi konstantna sila materiala ne glede na spremembo polmera.

Način nadzora položaja

Nadzor položaja običajno določa hitrost vrtenja prek frekvence zunanjih vhodnih impulzov in izračuna kot vrtenja na podlagi števila impulzov. Nekateri servo motorji podpirajo tudi neposredno dodeljevanje hitrosti in premika prek komunikacijskih protokolov. Zaradi natančnega nadzora nad hitrostjo in položajem se ta način običajno uporablja v sistemih za določanje položaja.

Aplikacije vključujejo CNC obdelovalne stroje, tiskarske stroje itd.

Način nadzora hitrosti

Hitrost vrtenja je mogoče krmiliti prek analognega vhoda ali impulzne frekvence. Ko je integriran z zunanjim -krmiljenjem PID krmilnika višje{1}}nivoje, lahko hitrostni način izvede tudi pozicioniranje. Vendar to zahteva povratni signal položaja motorja ali signal položaja neposrednega tovora krmilniku zgornje-nivoje za izračun. Način položaja podpira tudi neposredno zaznavanje signala-končnega položaja obremenitve. V tem primeru kodirnik na koncu gredi motorja nadzira samo hitrost motorja, medtem ko signal položaja zagotavlja naprava za zaznavanje neposredno na koncu končne obremenitve. Ta pristop zmanjša napake, ki jih povzročijo vmesni prenosni mehanizmi, s čimer se izboljša splošno natančnost pozicioniranja sistema.

Načelo delovanja linearnih motorjev

Linearni motor je pogonska naprava, ki neposredno pretvarja električno energijo v linearno mehansko gibanje z razpiranjem zaprtega magnetnega polja v odprto, kar odpravlja potrebo po kakršnih koli vmesnih pretvorbenih mehanizmih.

Struktura

Strukturo linearnega motorja je mogoče vizualizirati tako, da radialno prerežete rotacijski motor [glejte sliko. 3] in razgrnete njegov obod v ravno črto. Stator ustreza primarnemu navitju linearnega motorja, rotor pa sekundarnemu navitju. Ko tok teče skozi primarno navitje, se v zračni reži med primarnim in sekundarnim navitjem ustvari magnetno polje potujočega vala. To magnetno polje potujočega vala sodeluje s trajnimi magneti v sekundarnem navitju, da proizvede pogonsko silo in tako doseže linearno gibanje gibljivih komponent. V zadnjih letih je več razvitih držav začelo uporabljati tehnologijo linearnega motorja za pogonske sisteme linearnega gibanja CNC obdelovalnih strojev, s čimer je nadomestilo tradicionalni servo motor + pogonski sistem s krogličnim vijakom in doseglo izjemen uspeh.

Slika. 3 Radialni prečni-prerez vrtečega se motorja

Primerjava med linearnimi motorji in tradicionalnimi rotacijskimi motorji + sistemi gibanja s krogličnim vijakom

V podajalnih sistemih obdelovalnih strojev je primarna razlika med direktnim pogonom, ki uporablja linearne motorje, in običajnim prenosom rotacijskega motorja v odpravljanju komponent mehanskega prenosa med motorjem in delovno mizo (sedlo). To zmanjša dolžino prenosne verige podajanja obdelovalnega stroja na nič, zato se ta način prenosa imenuje tudi "ničelni prenos". Ta pristop "ničelnega prenosa" zagotavlja metrike zmogljivosti in prednosti, ki niso dosegljive z običajnimi pogoni z rotacijskimi motorji.

1. Visok-hitri odziv

Z odpravo sestavnih delov mehanskega prenosa s pomembnimi odzivnimi časovnimi konstantami (kot so kroglična vretena) je splošna zmogljivost dinamičnega odziva krmilnega-sistema zaprte zanke močno izboljšana, kar omogoča izjemno hitre in občutljive reakcije.

2. Natančnost

Sistem linearnega pogona odpravlja zračnost prenosa in napake, ki jih povzročajo mehanske komponente, kot so vodilni vijaki, in zmanjšuje napake pri sledenju med interpolacijskim gibanjem, ki so posledica zamika prenosnega sistema. Z linearnim povratnim nadzorom zaznavanja položaja je mogoče natančnost pozicioniranja obdelovalnih strojev bistveno izboljšati.

3. Visoka dinamična togost

Pristop "direktnega pogona" odpravlja zamik gibanja, ki ga povzročajo elastične deformacije, obraba zaradi trenja in zračnost v vmesnih povezavah prenosa med zagonom, spremembami hitrosti in obračanjem smeri. To tudi poveča togost menjalnika.

4. Visoke hitrosti in kratki cikli pospeševanja/pojemka

Linearni motorji, ki so bili prvotno razviti za vlake z magnetno levitacijo (dosegajo hitrosti do 500 km/h), zlahka izpolnjujejo ultra-visoke podajalne hitrosti (60–100 m/min ali več), ki jih zahteva visokohitrostna obdelava-. Njihova zasnova z "ničelnim prenosom" zagotavlja izjemno-hitrostno odzivnost, kar močno skrajša cikle pospeševanja in zaviranja. To omogoča takojšen hitri-zagon in natančno, takojšnjo zaustavitev med-hitrim delovanjem. Dosegljive so visoke stopnje pospeševanja/pojemka, ki običajno dosežejo 2–10g (g=9.8m/s²), medtem ko valjčni vijačni pogoni na splošno dosežejo le največji pospešek 0,1–0,5g.

5. Neomejena dolžina udarca

S serijsko vezavo linearnih motorjev vzdolž vodila lahko dolžino giba podaljšujemo za nedoločen čas.

6. Tiho delovanje z nizko stopnjo hrupa

Z odpravo mehanskega trenja iz sestavnih delov, kot so vijaki prenosa, in uporabo kotalnih vodil ali magnetnih levitacijskih vodil (brez mehanskega stika) se znatno zmanjša hrup delovanja.

7. Visoka učinkovitost

Odsotnost vmesnih prenosnih elementov odpravlja izgubo energije zaradi mehanskega trenja, kar bistveno izboljša učinkovitost prenosa.

Primerjava med linearnimi motorji in tradicionalnimi rotacijskimi motorji je prikazana v tabeli 1-1:

Primerjava linearnih motorjev in običajnih rotacijskih motorjev